1、吴芳,江舒,胡曼子,等.豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶特性的影响 J.食品工业科技,2023,44(18):9196.doi:10.13386/j.issn1002-0306.2022120015WU Fang,JIANG Shu,HU Manzi,et al.Effect of Soybean Meal Proteins on Gel Properties of Silver Carp SurimiJ.Science andTechnology of Food Industry,2023,44(18):9196.(in Chinese with English abstract).doi:10.13
2、386/j.issn1002-0306.2022120015 研究与探讨 豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶特性的影响豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶特性的影响吴芳,江舒,胡曼子,刘贝,罗海英,胡婷*(黄冈师范学院生物与农业资源学院,经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室,大别山特色资源开发湖北省协同创新中心,湖北黄冈 438000)摘要:研究豆粕蛋白添加量对白鲢鱼糜凝胶特性的影响,并进一步从化学作用力、蛋白二级结构等角度分析影响原因。向冷冻白鲢鱼糜中分别添加 0%、0.5%、1.0%、1.5%和 2.0%的豆粕蛋白制备鱼糜凝胶,采用质构仪、傅里叶变换红外光谱仪等测定鱼糜凝胶的持水性、蒸煮损失率、白度值、质
3、构特性、感官品质以及化学作用力、总巯基含量和蛋白质二级结构等指标。结果表明:当豆粕蛋白的添加量占冷冻白鲢鱼糜的 1.5%时,鱼糜凝胶的持水性、硬度、弹性、内聚性和咀嚼性分别为87.59%1.44%、381.707.64 g、12.410.67 mm、0.890.02 和38.600.14 mJ,且均升至最高,同时蒸煮损失率降至最低,为 10.20%0.52%,感官品质亦达最佳,白度值稍有降低。豆粕蛋白添加量为 1.5%时,鱼糜凝胶的疏水相互作用和总巯基含量均达到最大,形成了紧密的凝胶三维网状结构。此外,豆粕蛋白的添加对鱼糜蛋白二级结构的影响较小。综合考虑,当豆粕蛋白添加量为 1.5%时,有效地
4、改善了鱼糜制品的凝胶特性。关键词:豆粕蛋白,鱼糜,凝胶特性,化学作用力,二级结构本文网刊:中图分类号:TS254.1 文献标识码:A 文章编号:10020306(2023)18009106DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2022120015EffectofSoybeanMealProteinsonGelPropertiesofSilverCarpSurimiWUFang,JIANGShu,HUManzi,LIUBei,LUOHaiying,HUTing*(College of Biology and Agricultural Resources,Huanggang N
5、ormal University,Key Laboratories of Economic ForestGermplasm Improvement and Comprehensive Resouress Uiliation of Hubei Province,Collaborative Innovation Center forthe Characteristice Resources Exploitation of Dabie Mountains,Huanggang 438000,China)Abstract:The influence of soybean meal protein add
6、ition to the gel properties of silver carp surimi was studied,and thepotential causes were further analyzed from the perspective of chemical forces and protein secondary structures.The surimigels were prepared by the addition of 0%,0.5%,1.0%,1.5%and 2.0%of soybean meal protein,respectively,to the fr
7、ozensurimi samples of silver carp.The water-holding capacity,cooking loss rate,whiteness value,texture characteristics,sensory quality,chemical strength,total sulfhydryl content and protein secondary structure of surimi gel were measured bya texture analyzer and Fourier transform infrared spectromet
8、er.The results showed that when the amount of soybean mealprotein accounted for 1.5%of the frozen silver carp surimi,the water holding capacity,hardness,springiness,cohesivenessand chewiness of the surimi gel increased to the maximum values of 87.59%1.44%,381.707.64 g,12.410.67 mm,0.890.02 and 38.60
9、0.14 mJ,respectively,while the cooking loss rate decreased to the minimum value of 10.20%0.52%,the sensory quality reached the best,and the whiteness value decreased slightly.This could be explained that the addition of1.5%soybean meal protein led to a maximum hydrophobic interaction and total sulfh
10、ydryl content of surimi gel,and a tightgel three-dimensional network structure was formed.Moreover,the addition of soybean meal protein had little effect on thesecondary structure of surimi protein.Therefore,the addition of 1.5%soybean meal protein effectively improved thegelation properties of suri
11、mi products.收稿日期:20221202 基金项目:湖北省教育厅科学研究计划指导小组项目(B2020166)。作者简介:吴芳(2003),女,本科,研究方向:鱼糜制品的加工及保鲜,E-mail:。*通信作者:胡婷(1988),女,博士,副教授,研究方向:鱼糜制品的加工及保鲜,E-mail:。第 44 卷 第 18 期食品工业科技Vol.44 No.182023 年 9 月Science and Technology of Food IndustrySep.2023 Keywords:soybean meal protein;surimi;gel characteristics;che
12、mical forces;secondary structure 我国淡水资源丰富,白鲢作为中国“四大家鱼”之一,具有较高的产量和较低的成本,容易被人体消化和利用,有很大的发展前景。鱼糜制品是以冷冻鱼糜或鲜鱼肉为原料经一系列工序制得的一种富有弹性的凝胶状食品12,它因营养丰富、方便、口味特别,受到许多消费者的喜爱3。但是与其他鱼糜相比,白鲢鱼糜制品存在凝胶强度低、易发生凝胶劣化等问题,因此,改善白鲢鱼糜凝胶性能具有十分重要的意义4。目前通过引入外源添加物(淀粉类56、蛋白类78、可食性亲水胶体910、膳食纤维11、磷酸盐12等)来改善鱼糜凝胶特性是常用手段,其中,蛋白类因成本低、加工性能好、营
13、养价值高,常作为添加物来增强鱼糜制品的品质13。目前,使用非肌肉食用蛋白提高鱼糜制品的凝胶性能已成为研究热点,研究发现,米渣蛋白14、卵清蛋白15、大豆蛋白16和菜籽蛋白17等的添加对淡水鱼糜凝胶特性有一定改善作用。豆粕是一种从大豆中分离提取出来的副产品,色泽从淡黄色到淡棕色不等,富含多种营养物质,其中蛋白质含量为 40%50%1819。然而豆粕基本作为饲料使用,价格低下,利用率不高,且目前对于豆粕蛋白作为外源添加物改善鱼糜凝胶特性的研究并未见报道。因此,在前期实验基础上,从低温脱脂豆粕中提取获得豆粕蛋白,并将其加入到白鲢冷冻鱼糜中制备鱼糜凝胶,探究豆粕蛋白添加量(0%、0.5%、1.0%、1
14、.5%和 2.0%)对冷冻鱼糜凝胶性能的影响并确定最佳添加量,并进一步从化学作用力、蛋白二级结构等角度分析影响原因。该研究不仅能为豆粕的开发和利用提供一条新思路,还为开发凝胶性能强、成本低的鱼糜制品奠定理论依据。1材料与方法 1.1材料与仪器白鲢冷冻鱼糜(AAA 级)湖北省洪湖市井力水产食品有限公司;低温脱脂豆粕招远市温记食品有限公司;食盐黄冈黄商购物中心;NaOH、NaCO3、HCl、酒石酸钾钠、甘氨酸和福林酚试剂国药集团化学试剂有限公司;CuSO4天津市恒兴化学试剂制造有限公司;Tris 和 EDTA上海创赛科技有限公司;DTNB上海麦克林生化试剂有限公司。Nicolet6700 傅里叶红
15、外光谱仪赛默飞世尔科技(原热电公司)分子光谱部;722S 可见分光光度计上海菁华科技仪器有限公司;真空冷冻干燥机北京松源华兴科技发展有限公司;CR-10 色差计日本柯尼卡美能达公司;CT3 质构分析仪美国Brookfield 有限公司;HS153 水分含量测定仪美国 Mettler Toledo 集团。1.2实验方法 1.2.1 豆粕蛋白的提取向低温脱脂豆粕粉中加入pH 为 8.5 的 NaOH 溶液进行超声辅助碱法提取,具体参数为料液比 1:25 g/mL、超声功率 572 W、超声时间 30 min;超声完成后在 50 下水浴 30 min,待冷却后在 5000 r/min(4)条件下离心
16、 20 min,收集上清液用 HCl 调等电点至 4.6 进行酸沉,4、5000 r/min 下再次离心 20 min,收集沉淀进行反复水洗至中性后真空冷冻干燥,即得豆粕蛋白。1.2.2 复合凝胶的制备参照李雨琦20的制备方法并做少量修改,准确称取 5 份 200 g 解冻后的白鲢鱼糜,放入斩拌机中低速空斩 1 min,再加入质量分数为 2.5%的氯化钠溶液,高速盐斩 30 s,接着分别加入质量分数为 0%、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的豆粕蛋白,并加冰水调节含水量至 80%,再次高速斩拌30 s 后灌肠,将鱼肠置于 40 的水浴锅中煮制 1 h,然后迅速放入 90 下水浴锅中煮制
17、30 min,取出后立即放入冰水中冷却 20 min,最后置于 4 冰箱储藏过夜,次日测定指标。1.2.3 持水性的测定将鱼糜凝胶切成 0.5 cm 薄片,称取 3 g 左右的样品(W1,g),把样品包裹在两层滤纸(直径为 20 cm)中,放入 50 mL 离心管内,4 下 3000 r/min 离心 15 min,取出后称重(W2,g),平行测定三组。持水性按公式(1)计算21:持水性(%)=W2W1100式(1)1.2.4 蒸煮损失率的测定把鱼糜凝胶切成 0.5 cm薄片,称其重量(W3,g),放入蒸煮袋并封口,将其于90 下水浴 30 min 后取出冷却并称重(W4,g),平行测定三组。
18、蒸煮损失率按公式(2)计算22:蒸煮损失率(%)=W3W4W3100式(2)1.2.5 白度值的测定把鱼糜凝胶切成 0.5 cm 薄片,采用色差仪测定样品的亮度(L*)、红度(a*)和黄度(b*)。白度值 W 按公式(3)计算23:W=100(100L*)2+a*2+b*2式(3)1.2.6 质构特性分析鱼糜凝胶切成厚 2 cm 圆柱,利用 CT3 质构分析仪,采用 P/5R 探头,检测前、中、后速度分别为 5、0.5、0.5 mm/s,进行两次压缩,其中触发力为 5 g,针入距离 6 mm,测定鱼肠的硬度、弹性、内聚性、咀嚼性等指标24。1.2.7 感官分析根据表 1 的要求,8 名食品专业
19、学生在外观、气味、弹性、滋味上进行评分,满分一百分,结果为平均值25。1.2.8 化学作用力的测定先称取 2 g 的样品,将其分别与 10 mL 0.05 mol/L 的 NaCl(SA)、0.6 mol/LNaCl(SB)、0.6 mol/L NaCl+1.5 mol/L 尿素(SC)、0.6 mol/L NaCl+8 mol/L 尿素(SD)溶液混合并将其 92 食品工业科技2023 年 9 月均质,之后在 4 下 10000 r/min 离心 15 min,最后用 Lowry 法测定上清液中蛋白质的含量26。标准曲线的绘制:称取 0.1 g 牛血清蛋白粉末,加少量纯水溶解,并定容至 10
20、0 mL,配制成浓度为1 mg/mL 的牛血清蛋白溶液。取 10 支试管并编号,分别加入上述牛血清蛋白溶液 0、100、200、300、400、500 L,然后分别加入蒸馏水 500、400、300、200、100、0 L。向每支试管内加入 5 mL 现配的福林酚 A 液,30 下水浴 15 min 后,分别再加入0.5 mL 福林酚 B 液,30 下水浴 30 min,待反应结束后在 750 nm 处测吸光值。以标准曲线的蛋白质浓度(X)为横坐标,以吸光度(Y)为纵坐标绘制标准曲线,得回归方程:Y=0.3115X+0.2325(R2=0.9951)。上清液中蛋白质含量的测定:吸取 500 L
21、 样液,加入试管中,向试管中加入福林酚 A 液 5 mL 并混匀,30 下水浴 15 min,再加入 0.5 mL 福林酚B 液,30 下水浴 30 min,待反应结束后测定吸光值,并根据回归方程计算上清液中蛋白质的含量。各化学作用力用蛋白质在不同溶液中溶解的含量差表示,离子键:SB-SA;氢键:SC-SB;疏水相互作用:SD-SC27。1.2.9 总巯基含量的测定取 0.086 mol/L 的 Tris溶液、0.09 mol/L 甘氨酸溶液,4 mmol/L 的 EDTA溶液、8 mol/L 尿素溶液各 25 mL 混合均匀,配制成缓冲液。取 0.1 g 样品加入 15 mL 缓冲液,利用高
22、速均质机均质 30 s 后用磁力搅拌器搅拌 6 h,置于50 mL 离心管,11000 r/min(4)离心 15 min。取3 mL 上清液,加入 0.3 mL 10 mmol/L 的 DTNB 溶液,将其于 40 下水浴 25 min,然后在 412 nm 下测吸光值,按公式(4)计算28:SH=A41210613600C式(4)式中:SH 表示巯基摩尔浓度,mol/g;A421表示样品在 412 nm 处的吸光值;C 为蛋白浓度,mg/mol。1.2.10 蛋白质二级结构的测定采用溴化钾压片法分析鱼糜凝胶的红外光谱,取 1 mg 冷冻干燥后的样品加入至 100 mg 的干燥溴化钾粉末中研
23、磨,使其均匀混合,再用压片机将其压缩为薄片,放进调至分辨率为 4 cm1的红外光谱仪器扫描检测,共扫描 64次,波数为 4000500 cm129。1.3数据处理采用 Excel 2010 软件绘图和分析,SPSS 24.0 软件进行 ANOVA 单因素方差分析,显著性水平为 P0.05。2结果与分析 2.1不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶持水性的影响由图 1 可以看出,随豆粕蛋白添加量的不断增加,鱼糜凝胶的持水性先上升后下降,并在添加量为1.5%时达到最高。豆粕蛋白本身具有一定的吸水性,适量地添加到鱼糜凝胶可以和鱼糜本身的蛋白进行相互作用,让其形成更为致密的凝胶网络,使结构更加紧密,提高其
24、持水性。继续加入豆粕蛋白,持水性反而降低,这可能与加入过多的豆粕蛋白会造成肌原纤维间的交联受阻17,进而导致其凝胶网络的稳定性受到破坏有关。9085807570持水性(%)添加量(%)0.0cbcbba0.51.01.52.0图 1 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶持水性的影响Fig.1 Effect of soybean meal protein with differentconcentrations on the water-holding capacity of surimi gel注:图中不同小写字母代表差异显著(P0.05);图 2图 5、表 2表 3 同。2.2不同添加量的豆粕蛋白
25、对白鲢鱼糜凝胶蒸煮损失率的影响由图 2 可以看出,随豆粕蛋白添加量的不断增加,鱼糜凝胶的蒸煮损失率呈先下降后上升的趋势,并在添加量为 1.5%时达到最低。添加适量的豆粕蛋白,能降低鱼糜凝胶的蒸煮损失率,并能减少其营养物质、水分的流失,原因可能是添加豆粕蛋白后,形成了紧密的凝胶网状结构,锁住了更多的水分30,从而降低了鱼糜凝胶的蒸煮损失率;加入过多的豆粕蛋白会破坏鱼糜凝胶网络结构的稳定性,导致水分的 表 1 鱼糜凝胶的感官评价标准Table 1 Sensory evaluation standard of surimi gel项目评分标准分值(分)外观灰白有光泽1620灰白色稍带黄色1115浅黄
26、610灰褐色15气味基本无鱼腥味1620稍有鱼腥味1115鱼腥味较重610鱼腥味很重15弹性横截面致密,有微小均匀气孔,按压不裂,松开即恢复2330横截面较为致密,有少量气孔,轻压不裂,松开不能恢复1622横截面松软,有大量气孔,轻压断裂815横截面为浆状,非常松软,轻压断裂17滋味具有鱼肉特有的鲜味,且无异味,口感好2330鱼肉的鲜味较淡,口感比较一般1622基本无鱼肉鲜味,口感较为粗糙815异味明显,口感差,有沙砾感17第 44 卷 第 18 期吴芳,等:豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶特性的影响 93 流失,进而引起蒸煮损失率升高。2.3不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶白度值的影响白度是反映产品
27、外观、色泽的重要指标,白度值高的产品更受欢迎。由图 3 可以看出,添加豆粕蛋白的样品组的白度值均小于空白对照组(P0.05)。综上,当豆粕蛋白添加量为 1.5%时,鱼糜凝胶的总分最高;继续增大其添加量,总分反而下降。表 3 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶感官品质的影响Table 3 Effect of soybean meal protein with differentconcentrations on the sensory evaluation of surimi gel添加量(%)外观(分)气味(分)弹性(分)滋味(分)总分(分)0.016.330.58a6.001.00a21.670
28、.58d22.670.58b66.671.15c0.515.670.58a6.330.58a23.331.15c23.330.58b68.671.53bc1.015.331.15a6.671.53a24.001.00bc24.001.00b70.001.00b1.515.001.00a5.670.58a27.001.00a27.001.00a74.670.58a2.014.671.15a6.001.00a25.330.58b26.671.15a72.671.53a 2.6不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶化学作用力的影响由图 4 可以看出,随豆粕蛋白添加量的不断增加,鱼糜凝胶中的疏水相互作用含
29、量先上升后下降,当添加量为 1.5%时,疏水相互作用含量达到最高;氢键和离子键含量无显著性变化(P0.05)。1.5%的豆粕蛋白能均匀地填充至鱼糜凝胶网络结构的空隙 161284蒸煮损失率(%)添加量(%)0.0aabcabc0.51.01.52.0图 2 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶蒸煮损失率的影响Fig.2 Effect of soybean meal protein with differentconcentrations on the cooking loss rate of surimi gel 表 2 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶 TPA 性能的影响Table 2 Effect
30、 of soybean meal protein with differentconcentrations on the TPA characteristics of surimi gel添加量(%)硬度(g)弹性(mm)内聚性咀嚼性(MJ)0343.3010.41c8.520.10d0.790.04b25.770.98d0.5360.008.66b10.070.07c0.820.08ab30.201.28c1.0375.005.00ab11.540.44b0.840.03ab35.531.01b1.5381.707.64a12.410.67a0.890.02a38.600.14a2.0375
31、.008.66ab10.500.45c0.820.01ab37.750.21b 9630蛋白溶解度(mg/g)添加量(%)0.0a accbaca aa aaaa a0.51.01.52.0离子键氢键疏水相互作用图 4 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶化学作用力的影响Fig.4 Effect of soybean meal protein with differentconcentrations on chemical forces of surimi gel 94 食品工业科技2023 年 9 月中,形成致密的三维网状结构,从而提高了鱼糜凝胶中疏水相互作用的含量28。当添加量增大至 2.0%时
32、,过量的豆粕蛋白会破坏凝胶网络结构的稳定性,导致疏水相互作用含量降低。2.7不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶总巯基含量的影响由图 5 可以看出,随豆粕蛋白添加量的不断增加,鱼糜凝胶的总巯基含量先上升后下降,且在添加量为 1.5%时达到最大值,这一趋势与疏水相互作用结果保持一致。巯基含量是蛋白结构变化的一个重要指标,它在保持蛋白质构象方面起着关键的作用31。添加过量的豆粕蛋白反而会抑制鱼糜蛋白分子的展开,使得包裹在分子内部的巯基不能充分暴露在外28,进而降低了鱼糜凝胶中的总巯基含量。2.52.01.01.50.50.0总巯基(mol/g)添加量(%)0.0ccbba0.51.01.52.0图
33、5 不同添加量的豆粕蛋白对鱼糜凝胶总巯基含量的影响Fig.5 Effect of soybean meal protein with differentconcentrations on the content of total sulfhydrylgroups of surimi gel 2.8不同添加量的豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶蛋白质二级结构的影响由图 6 可以看出,豆粕蛋白的添加并未使红外光谱图中出现新的特征吸收峰或者发生明显特征峰位移,说明豆粕蛋白并未与鱼糜蛋白发生反应形成新物质。在凝胶形成中,酰胺 I 带为主要的研究目标,因为它对蛋白质二级结构的区域变化很敏感32,研究其区域的峰值,通
34、过比较不同豆粕蛋白添加量下峰值的变化情况,能更好地分析豆粕蛋白对鱼糜蛋白二级结构的影响。在 16001700 cm1的酰胺 I 带中,-折叠部分为 16001640 cm1,无规则卷曲部分为 16401650 cm1,-螺旋部分为 16501660 cm1,-转角部分为 16601695 cm13334。如图 6 所示,不同添加量的豆粕蛋白在酰胺区谱峰依次为:1655、1651、1650、1650 和 1650 cm1,说明豆粕蛋白的添加对鱼糜蛋白的二级结构影响较小。3结论向白鲢冷冻鱼糜中加入 1.5%的豆粕蛋白后,鱼糜凝胶的持水性、硬度、弹性、内聚性、咀嚼性和感官得分均有所提高,且显著高于空
35、白组(P0.05),同时蒸煮损失率达到最低,且显著低于空白组(P0.05)。此时,鱼糜凝胶疏水相互作用含量为 7.960.16 mg/g,总巯基含量为 2.100.21 mol/g,均达到最大值,豆粕蛋白的加入对鱼糜蛋白的二级结构无较大影响。因此,添加 1.5%的豆粕蛋白到白鲢冷冻鱼糜中能够有效地改善鱼糜制品的品质。参考文献 1 陈茹.鲢鱼鱼丸加工过程中品质变化及货架期模型的研究D.重庆:西南大学,2022.CHEN Ru.Study on quality process-ing and shelf-life model of silver carp fish ballsD.Chongqing
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42、豆粕蛋白对鱼糜凝胶蛋白质二级结构的影响Fig.6 Effect of soybean meal protein with different concentrationson the protein secondary structure of surimi gel 第 44 卷 第 18 期吴芳,等:豆粕蛋白对白鲢鱼糜凝胶特性的影响 95 carp surimi incorporated with konjac glucomannan:Effects ofdeacetylation degreeJ.International Journal of Biological Macro-molec
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